颜色空间概念与转换的方法

文章目录

颜色空间
- 1. 颜色空间的概念
- 2. 绝对颜色空间和相对颜色空间
- 颜色基本概念
- - 2. 亮度、色调、饱和度、色度
  - 3. 三基色原理
- 3. RGB
- 4. YIQ
- 5. HSI
- - 6 Lab
- 3. 颜色空间转换

颜色空间

1. 颜色空间的概念

2. 绝对颜色空间和相对颜色空间

绝对色彩空间和相对色彩空间¹，对这个问题的理解，我是这样想的，绝对色彩空间是颜色的绝对描述，例如定义一个n维向量R，其唯一定义了一种颜色，就像下面说的LAB色彩空间，一个向量唯一定义一种颜色，而且定义的时候需要满足条件A，这就表明只要条件A满足，无论在什么设备上看色彩R，其表现出来的颜色都一样。也就是说绝对颜色空间是对颜色的定义。

而相对颜色空间就是在不同的设备上得出的结果不同，比如相机C采集单一颜色L的图像，，使用其内在的传感器生成的RGB值是rc，gc，bc，但如果将这个RGB值放在一个另一个显示器M上，其反映出来的并不是之前采集的时候所看到的颜色L（这里的L就是绝对色彩空间）。

上面这两段是的对绝对色彩空间和相对色彩空间的理解，绝对色彩空间是可以转换的，但前提是色域要一致，如果色域不一致，然么色彩将有损耗，也就是如果从绝对色彩A转换到绝对色彩B，而A−(A∩B)≠∅这样就会产生误差。

绝对色彩空间之间的转换是近似的，而非绝对色彩空间之间的转换，绝对空间到非绝对空间的转换，实际上来讲没有意义。但可以作为图像处理的一种方式，比如从RGB转换到YIQ后可以分析光照，但具体的实现要满足转换前后的现实效果相近似。

颜色基本概念

颜色的基本概念²。

2. 亮度、色调、饱和度、色度

Y亮度(Intensity,Luminance)：亮度是光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。主要表现光的强和弱。
H色调（Hue）：色调是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特征。
S饱和度(saturability)：饱和度是指颜色的纯度即掺入白光的程度，表示颜色深浅的程度。
例如：红 + 白光 =　粉红色饱和度下降
　　红 + 另一种颜色的光　　　色调发生变化
色调和饱和度通称为——色度。

3. 三基色原理

自然界常见的各种颜色光，都是由红®、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原理—三基色原理。

红色+绿色=黄色
红色+蓝色=品红
绿色+蓝色=青色
红色+绿色+蓝色=白色
　　
RGB和黑白电视信号不兼容，希望空中发射的信号转换成YUV信号。

当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色的关系可用如下方程描述：

NTSC电视制式：
　　　Y=0.299R+0.587G+0.114B

PAL电视制式的亮度方程为：　
　　　Y=0.222R+0.707G+0.071B

3. RGB

RGB（红绿蓝）是依据人眼识别的颜色定义出的空间，可表示大部分颜色。在科学研究一般不采用RGB颜色空间，因为它的细节难以进行数字化的调整。它将色调，亮度，饱和度三个量放在一起表示，很难分开。它是最通用的面向硬件的彩色模型。该模型用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像。

RGB是通过红绿蓝三原色来描述颜色的颜色空间，R=Red、G=Green、B=Blue。
RGB颜色空间以R(Red红)、G(Green绿)、B(Blue蓝)三种基本色为基础，进行不同程度的叠加，产生丰富而广泛的颜色，所以俗称三基色模式。在大自然中有无穷多种不同的颜色，而人眼只能分辨有限种不同的颜色，RGB模式可表示一千六百多万种不同的颜色，在人眼看来它非常接近大自然的颜色，故又称为自然色彩模式。红绿蓝代表可见光谱中的三种基本颜色或称为三原色，每一种颜色按其亮度的不同分为256个等级。当色光三原色重叠时，由于不同的混色比例能产生各种中间色，例如，三原色相加可产生白色。所以RGB模式是加色过程。屏幕显示的基础是RGB模式，彩色印刷品却无法用RGB模式来产生各种彩色，所以，RGB模式常用于视频、多媒体与网页设计³。

4. YIQ

YIQ色彩空间属于NTSC系统。这里Y是指颜色的明视度，即亮度。其实Y就是图像灰度值，I和Q都指的是指色调，即描述图像色彩与饱和度的属性。YIQ颜色空间具有能将图像中的亮度分量分离提取出来的优点，并且YIQ颜色空间与RGB颜色空间之间是线性变换的关系，计算量小，聚类特性也比较好，可以适应光照强度不断变化的场合，因此能够有效地用于彩色图像处理。

5. HSI

HSV,HSI两个颜色空间都是为了更好的数字化处理颜色而提出来的。有许多种HSX颜色空间，其中的X可能是V,也可能是I，依据具体使用而X含义不同。H是色调，S是饱和度，I是强度。

6 Lab

Lab色彩空间⁴是颜色-对立空间，带有维度L表示亮度，a和b表示颜色对立维度，基于了非线性压缩的CIE XYZ色彩空间坐标。Hunter 1948 L, a, b色彩空间的坐标是L, a和b。但是，Lab经常用做CIE 1976 (L*, a*, b*)色彩空间的非正式缩写（也叫做CIELAB，它的坐标实际上是L*, a和b）。

3. 颜色空间转换

RGB，HSI，YUV，CMYK等不同的色彩空间只是同一物理量的不同表示法，因而它们之间存在着相互转换关系，这种转换可以通过数学公式的运算而得。例如，CMY为相减混色，它与相加混色的RGB空间正好互补。

学步园:彩色图像–色彩空间 CIELAB、CIELUV ↩︎
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[黄国祥. RGB颜色空间及其应用研究[D]. 中南大学, 2002.] ↩︎
学步园:彩色图像–色彩空间 CIELAB、CIELUV ↩︎